Vòng ba đàm phán sáu bên tiếp tục được diễn ra tại Bắc Kinh từ ngày 23 đến ngày 26/6/2004. Thái độ của Mỹ có vẻ mềm dẻo hơn khi không ngăn cản Hàn Quốc và Nhật Bản cam kết viện trợ kinh tế cho CHDCND Triều Tiên. Tuy nhiên, với CHDCND Triều Tiên, Mỹ vẫn thể hiện nguyên tắc cứng rắn, không muốn nhượng bộ. Trước sau như một, Mỹ vẫn khăng khăng đòi CHDCND Triều Tiên phải huỷ bỏ hoàn toàn chương trình hạt nhân, kể cả
chương trình hạt nhân vì mục đích hòa bình, sau đó mới bàn tới những mối quan ngại của nước này, như bình thường hóa quan hệ và viện trợ kinh tế. Mỹ cáo buộc CHDCND Triều Tiên vẫn tiếp tục theo đuổi chương trình làm giàu uranium, mặc dù chưa có đủ chứng cứ. Mỹ lo ngại CHDCND Triều Tiên sẽ lợi dụng đàm phán để tranh thủ thời gian phát triển vũ khí hạt nhân. Ngoài ra, cuộc bầu cử Tổng thống Mỹ và quá trình chuyển giao quyền lực tại Iraq khiến chính quyền G. Bush chưa sẵn sàng cho việc tạo bước đột phá từ vòng đàm phán này, vì lo ngại nó có thể ảnh hưởng tới những việc mà họ đang và sẽ thực hiện.
Trong khi đó, CHDCND Triều Tiên cũng tiếp tục đòi Mỹ phải thực hiện giải pháp trọn gói như đã đưa ra ở các vòng đàm phán trước. Họ tuyên bố sẽ hủy chương trình phát triển vũ khí hạt nhân của mình với điều kiện Mỹ và các nước liên quan phải bảo đảm an ninh và viện trợ kinh tế cho họ. Ngược lại, họ sẽ không từ bỏ con bài hạt nhân của mình, chừng nào Mỹ chưa có những cam kết an ninh cho CHDCND Triều Tiên. Bên cạnh đó, CHDCND Triều Tiên cho biết sẽ chỉ hủy bỏ chương trình phát triển hạt nhân vì mục đích hòa bình.
Trung Quốc mong muốn giải quyết sớm vấn đề này để tăng cường uy tín của mình, nhưng trên thực tế Trung Quốc đã nhận thấy những khó khăn, thăng trầm và có thể có cả những thụt lùi trong tiến trình giải quyết vấn đề hạt nhân của CHDCND Triều Tiên. Cũng như Nga, Trung Quốc vẫn giữ vững lập trường muốn một bán đảo Triều Tiên không có vũ khí hạt nhân, nhưng ủng hộ chương trình hạt nhân vì mục đích hòa bình và Mỹ phải đưa ra đảm bảo an ninh cho CHDCND Triều Tiên.
Hàn Quốc vẫn bảo lưu đề xuất ba bước trước đây. Như vậy, Hàn Quốc đồng ý với quan điểm của Mỹ, Nhật là CHDCND Triều Tiên phải hủy bỏ toàn bộ chương trình hạt nhân, kể cả chương trình hạt nhân vì mục đích hòa bình,
đồng thời cũng đặt ra nhiều nghi vấn về chương trình hạt nhân làm giàu uranium của CHDCND Triều Tiên.
Đồng minh trung thành nhất của Mỹ trong khu vực vẫn là Nhật Bản, tuy nhiên có một sự thay đổi thái độ ở đồng minh này. Nhật Bản chắc chắn không tin tưởng gì Bình Nhưỡng và dứt khoát nhận thức rõ mối đe dọa đi kèm của nhà nước Bắc Triều Tiên, song cách đánh giá của Nhật Bản về mối đe doạ này ngày càng tỏ ra khác với cách đánh giá của Mỹ. Nhật Bản ngày càng lo ngại về những hệ thống phóng vũ khí - tức là những tên lửa của Bắc Triều Tiên hơn chương trình hạt nhân của nước này. Nhật Bản tin, và điều này có lẽ đúng rằng những cơ hội để Bắc Triều Tiên phát động một cuộc tấn công hạt nhân mở đầu là rất ít, do một cuộc tấn công như vậy sẽ gặp phải phản ứng ngay lập tức mang tính áp đảo (của quốc tế). Đối với Nhật Bản, chính các hệ thống phóng vũ khí - những tên lửa hiện là mối đe dọa lớn hơn đối với nước này.
Vòng ba đàm phán sáu bên tuy chưa đi đến kết quả mong đợi nhưng đã củng cố thêm những kết quả đạt được từ trước và mở đường cho các vòng đàm phán tiếp theo. Sau khi kết thúc vòng đàm phán, các bên nhất trí trên nguyên tắc tiến hành vòng đàm phán thứ 4 tại Bắc Kinh vào cuối tháng 9/2004. Tuy nhiên, vòng đàm phán thứ 4 này đã không diễn ra như dự định khiến các cuộc đàm phán sáu bên về vấn đề hạt nhân trên bán đảo Triều Tiên bị dẫm tại chỗ. Triển vọng sớm nối lại đàm phán sáu bên tỏ ra mờ mịt. CHDCND Triều Tiên cho rằng, Mỹ vẫn chưa từ bỏ chính sách thù địch đối với họ và việc Mỹ muốn áp đặt cách giải quyết vấn đề hạt nhân trên bán đảo Triều Tiên theo kiểu Libi hay Iran là không phù hợp. Bình Nhưỡng còn tuyên bố sẽ không tham gia đàm phán sáu bên cho tới khi Hàn Quốc giải thích đầy đủ về những thử nghiệm hạt nhân bí mật của họ mới bị phanh phui hồi đầu tháng 9/2004 và đòi Mỹ phải đối xử với đồng minh của mình một cách công bằng như đối với các nước khác.
Cuộc bầu cử Tổng thống Mỹ với việc tái đắc cử của đương kim Tổng thống Bush làm cho cuộc khủng hoảng hạt nhân trên bán đảo Triều Tiên thêm căng thẳng. Mỹ sử dụng chính sách hai mặt đối với Triều Tiên và Iran vì Mỹ và đồng minh bị sa lầy ở Iraq, phải tăng cường mặt trận chống khủng bố. Do chính sách cô lập của Mỹ và đồng minh trong một thời gian dài không đạt hiệu quả và bị nhiều nước chỉ trích, tân Ngoại trưởng Mỹ Rice với giọng điệu mềm mỏng hơn, gọi CHDCND Triều Tiên là một nhà nước có chủ quyền, tái khẳng định Mỹ không tấn công quân sự nước này và cho rằng việc đàm phán có thể đem lại uy tín như CHDCND Triều Tiên đang mong muốn. Ngày 23/3/2005, Tổng thống Mỹ Bush phủ nhận việc đặt ra thời gian cuối cùng cho CHDCND Triều Tiên trở lại bên bàn đàm phán trong sáu tháng tới, kêu gọi nhà lãnh đạo CHDCND Triều Tiên Kim Jong Il trở lại tiếp tục cuộc đàm phán sáu bên về chương trình hạt nhân của CHDCND Triều Tiên vì hòa bình, an ninh và ổn định.
Mặt khác, cả Tổng thống Bush lẫn Ngoại trưởng Rice đều nhấn mạnh: CHDCND Triều Tiên phải lắng nghe, phải có sự lựa chọn chiến lược đàm phán để kiềm chế chương trình hạt nhân của mình, tránh lún sâu vào tình thế bị cô lập nếu từ chối đàm phán sáu bên. Mỹ sẽ sử dụng các biện pháp khác để giải quyết vấn đề hạt nhân trên bán đảo Triều Tiên nếu Bình Nhưỡng khước từ đàm phán. Có thể đó là đưa vấn đề hạt nhân ra Hội đồng Bảo an Liên Hợp Quốc để áp đặt các lệnh trừng phạt về thương mại và kinh tế, áp đặt những hạn chế đi lại song phương đối với các quan chức CHDCND Triều Tiên hay siết chặt kiểm soát các hoạt động mua bán vũ khí của nước này.
Trước áp lực của Mỹ, phía CHDCND Triều Tiên vẫn giữa lập trường của mình là không phản đối cuộc đàm phán sáu bên và sẽ tham gia đàm phán khi các điều kiện đã chín muồi.